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專欄 | 聰明的寄生蟲

專欄 | 聰明的寄生蟲


為了繁殖後代,寄生蟲想出了各種奇怪的招數。

兩軍交戰,最聰明的一定是那個打入敵人內部的間諜,他既要在敵營中站穩腳跟,又要在關鍵的時候把情報送出去,難度相當大。同樣,寄生蟲也必須非常聰明才行,它以宿主為食,所以必須讓主人好好活著。但到了繁殖期,它就必須想辦法讓自己的後代找到下一個宿主,否則就得和宿主同歸於盡了。

寄生蟲在尋找下一個宿主這方面的想像力非常豐富,可謂八仙過海,各顯神通。比如,有一種生活在巴西熱帶雨林中的真菌,名叫殭屍真菌(Ophiocordyceps unilateralis斜體字),它們分為4個不同的種群,分別以4種不同的螞蟻為宿主。它們在侵入螞蟻的身體後會讓螞蟻的肌肉變弱,但不會立刻殺死螞蟻,而是保證螞蟻們能夠正常地吃飯睡覺。等到殭屍真菌性成熟之後,它們便用一種神秘的方式接管了螞蟻的大腦,這隻螞蟻就像鬼魂附體的殭屍一般,爬到螞蟻們交配的地方,找一棵草爬上去,把身子倒掛在葉子的背面,用自己的爪子緊緊地抓住葉子,一動不動。當這一切都做完後,殭屍真菌便吃掉螞蟻的大腦,並從腦殼中爬出來,把孢子噴洒下去,粘在葉子下面那些正在交配的螞蟻身上。

一種名叫「肝吸蟲」(Liver Fluke)的寄生蟲也很聰明。這是一種寄生在羊肝臟內的寄生蟲,它們產下的卵混在羊糞里排出體外後,會暫時處於休眠狀態,直到草原上的一種吃羊糞的蝸牛把它們吃下去。然後,它們在蝸牛體內孵化,並被混在黏液中排出蝸牛體外,最終被螞蟻吃掉。進入螞蟻的身體後,肝吸蟲會努力鑽進螞蟻的腦子,用一種至今仍未搞清的辦法,控制了螞蟻的行為。這種螞蟻會一改往日小心謹慎的做派,每天都傻乎乎地爬到草葉的最尖端,並呆在那裡一動不動,似乎在等待被羊吃掉。如果一天沒遇到羊,它們第二天會再來。最後,這隻螞蟻終於被羊吃掉,肝吸蟲就是用這種辦法進入了下一隻羊的身體,重新開始新一輪循環。

怎麼樣,殭屍真菌和肝吸蟲都很聰明吧?其實呢,它們沒有大腦,設計不出如此複雜的橋段,這完全是一種本能行為,是多年進化的結果。科學家們之所以花費這麼多時間和精力研究它們,就是為了借用它們的力量劫持昆蟲的大腦,從而達到控制害蟲的目的。這可比農藥什麼的好用多了,既高效又安全。

寄生蟲不光可以控制昆蟲的大腦,也可以控制哺乳動物的大腦。這方面最廣為人知的例子是弓形蟲(Toxoplasma gondii斜體字)。雖然名字里有個蟲字,但弓形蟲其實是一種單細胞微生物。它的一生需要兩個宿主,最重要的宿主是貓。它只能在貓的腸道里進行有性生殖,一次能產上億隻卵。蟲卵隨著貓的糞便排出體外,尋找另一個宿主。這可以是任何一種恆溫動物,比如老鼠。

一旦成功地進入老鼠體內,弓形蟲卵便孵化出幼蟲,並在老鼠體內慢慢長大。等到進入性成熟期的時候,它們一定得想辦法進入貓的體內進行有性生殖。可是弓形蟲沒有腿,如何做到這一點呢?答案是:讓老鼠想辦法被貓吃掉!

原來,感染了弓形蟲的老鼠會突然變得不怕貓了,它們聞到貓尿的味道會興奮,甚至屢屢在貓洞前挑釁。這是怎麼回事呢?研究顯示,這是因為弓形蟲提高了老鼠大腦中杏仁核(Amygdala)部位的多巴胺水平,正常情況下這個部位的功能是讓老鼠產生恐懼感,這對於老鼠來說是能夠保命的。但是當這個部位的多巴胺水平上升後,原來的恐懼感就變成了愉悅感,於是老鼠在發現貓的蹤跡後感到的不是恐懼,而是開心!可想而知,這樣的老鼠會是怎樣一個下場。

弓形蟲的宿主除了老鼠之外也有可能是人。因為人類喜歡養貓,全世界一半的人都是弓形蟲的宿主。有人認為感染了弓形蟲的人在性格上也會產生某些微妙的變化,不過這方面的研究尚在進行當中,爭議頗多,這裡就不費口舌了。

類似的例子還能舉出很多。比如,被狂犬病毒感染的狗為什麼會流哈喇子?為什麼會瘋?這是因為狂犬病毒攻擊狗的吞咽肌群,使之發生麻痹,造成吞咽困難,於是唾液就只能積在嘴中,甚至流了出來。與此同時,狂犬病毒還會攻擊狗的神經系統,使它失去理智,到處亂咬。狂犬病毒為什麼要這麼做呢?原因很簡單,因為狗的唾液中含有大量的狂犬病毒,正好可以通過狗的嘴進行傳播。

人的很多傳染病,本質上也是因為病菌的繁殖慾望造成的。比如,瘧原蟲入侵人體後,會讓受害者四肢酸疼,渾身乏力,躺在床上動彈不得,這是為了方便瘧蚊叮咬,再去傳染下一個受害者。流感病毒入侵人體後會分泌一種化學小分子,誘使宿主不停地打噴嚏,這樣一來病毒就可以附著在飛沫上擴散到空氣中了。

再比如,蟯蟲(Pinworm)和霍亂弧菌都通過人的排泄物來繁殖,但方法不同。蟯蟲通常只在兒童中流行,其雌蟲喜歡在夜間爬齣兒童的肛門,並在附近產卵,並使患者肛門部位有搔癢的感覺。如果兒童忍不住用手抓撓,蟯蟲卵便會附著在兒童的手指上,再通過兒童的觸摸,散布到環境中,等待被另一名兒童摸到。霍亂弧菌更喜歡依靠水源進行傳播,於是它會讓患者拉肚子,這樣就更容易進入公共水源,從而感染其它人。也就是說,蟯蟲造成的肛門搔癢和霍亂弧菌造成的腹瀉即可算是「病情」,也可算是「病因」。

上述這幾個案例都只是通過某些簡單的生理刺激改變人類的行為。接下來一個很自然的問題是:寄生蟲是否有能力控制我們的大腦呢?答案似乎也是肯定的。今年8月29日出版的《美國國家科學院院報》(PNAS)上就刊登了一篇由愛爾蘭和加拿大科學家合寫的論文,發現一種腸道細菌能夠操縱小鼠的大腦,改變小鼠的心情。

這種細菌學名叫做鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus斜體字),是哺乳動物腸道共生菌群的一名重要成員。早有大量研究表明,哺乳動物的腸道和大腦之間有一條直達的雙向通道,雙方一直保持著密切的聯繫,科學家稱其為腸-腦軸(Gut-Brain Axis)。後來科學家們又發現,腸道中的共生菌群也對這個中軸線有貢獻,三者一直在互相影響,所以把腸道菌群也包括進來,稱其為菌-腸-腦軸(Microbiome-Gut-Brain Axis)。

但是,這個中軸線的具體細節一直沒有搞清楚。於是,科學家們用健康小鼠做實驗,每天喂以一定劑量的鼠李糖乳桿菌,然後觀察它們的行為,和對照組相比較。然後再對小鼠進行解剖研究,分析到底是哪個神經遞質或者受體發生了變化。

結果表明,餵了鼠李糖乳桿菌的小鼠明顯比對照組少了很多焦慮和憂鬱癥狀,顯得更加健康活潑。進一步分析表明,鼠李糖乳桿菌能夠直接作用於一種神經遞質-γ-氨基丁酸(GABA)的受體,影響其表達,並通過這種方式改變小鼠的心理狀態。

雖然這只是用小鼠做的研究,但研究人員相信這個結果有助於幫助科學家們開發出一種基於腸道寄生菌的心理治療藥物,幫助焦慮症和抑鬱症患者儘早擺脫病魔。

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